Nitrojeni: sifa, mali ya kemikali, mali ya kimwili, misombo, mahali katika asili. Gesi ya nitrojeni

Mali vipengele V-A vikundi vidogo

Kipengele	Naitrojeni N	Fosforasi R	Arseniki Kama	Antimoni Sb	Bismuth Bi
Mali	Naitrojeni N	Fosforasi R	Arseniki Kama	Antimoni Sb	Bismuth Bi
Nambari ya serial ya kipengele	7	15	33	51	83
Jamaa wingi wa atomiki	14,007	30,974	74,922	121,75	208,980
Kiwango myeyuko, C 0	-210	44,1 (nyeupe)	817 (MPa 4)	631	271
Kiwango cha mchemko, C 0	-196	280 (nyeupe)	613	1380	1560
Uzito g/cm 3	0,96 (imara)	1,82 (nyeupe)	5,72	6,68	9,80
Majimbo ya oxidation	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3

1. Muundo wa atomi za vipengele vya kemikali

Jina kemikali kipengele	Mchoro wa muundo wa atomiki	Muundo wa elektroniki wa kiwango cha mwisho cha nishati	Fomula ya oksidi ya juu zaidi R 2 O 5	Fomula ya mchanganyiko wa hidrojeni tete RH 3
1. Nitrojeni	N+7) 2) 5	…2s 2 2p 3	N2O5	NH 3
2. Fosforasi	P+15) 2) 8) 5	...3s 2 3p 3	P2O5	PH 3
3. Arseniki	Kama+33) 2) 8) 18) 5	…4s 2 4p 3	As2O5	Majivu 3
4. Antimoni	Sb+51) 2) 8) 18) 18) 5	…5s 2 5p 3	Sb2O5	SbH 3
5. Bismuth	Bi+83) 2) 8) 18) 32) 18) 5	...6s 2 6p 3	Bi2O5	BH 3

Uwepo wa elektroni tatu zisizounganishwa kwenye kiwango cha nishati ya nje huelezea kuwa katika hali ya kawaida, isiyo na msisimko, valence ya vipengele vya kikundi cha nitrojeni ni tatu.

Atomi za vitu vya kikundi kidogo cha nitrojeni (isipokuwa nitrojeni - kiwango cha nje cha nitrojeni kinajumuisha viwango viwili tu - 2s na 2p) vina seli zilizo wazi za d-sublevel kwenye viwango vya nishati ya nje, kwa hivyo zinaweza kuyeyusha elektroni moja kutoka kwa s. -suluhisha na uhamishe kwa d-sublevel . Kwa hivyo, thamani ya fosforasi, arseniki, antimoni na bismuth ni 5.

Vipengele vya kikundi cha nitrojeni huunda misombo ya utungaji wa RH 3 na hidrojeni, na oksidi za aina R 2 O 3 na R 2 O 5 na oksijeni. Oksidi zinalingana na asidi HRO 2 na HRO 3 (na asidi ya ortho H 3 PO 4, isipokuwa nitrojeni).

Hali ya juu ya oxidation ya vipengele hivi ni +5, na ya chini ni -3.

Kwa kuwa malipo ya nyuklia ya atomi huongezeka, idadi ya elektroni kwa kila ngazi ya nje mara kwa mara, idadi ya viwango vya nishati katika atomi huongezeka na radius ya atomi huongezeka kutoka kwa nitrojeni hadi bismuth, mvuto wa elektroni hasi kwenye kiini chanya hudhoofisha na uwezo wa kutoa elektroni huongezeka, na kwa hiyo, katika kikundi kidogo cha nitrojeni. kwa kuongezeka kwa idadi ya atomiki, mali zisizo za metali hupungua, na za metali huongezeka.

Nitrojeni ni isiyo ya chuma, bismuth ni chuma. Kutoka kwa nitrojeni hadi bismuth, nguvu za misombo ya RH 3 hupungua, na nguvu za misombo ya oksijeni huongezeka.

Muhimu zaidi kati ya vipengele vya kikundi kidogo cha nitrojeni ni nitrojeni na fosforasi .

Nitrojeni, mali ya kimwili na kemikali, maandalizi na matumizi

1. Nitrojeni ni kipengele cha kemikali

N +7) 2) 5

1 s 2 2 s 2 2 uk 3 kiwango cha nje kisichokamilika, uk -kipengele, kisicho cha chuma

Ar(N)=14

2. Majimbo ya oxidation iwezekanavyo

Kutokana na kuwepo kwa elektroni tatu zisizo na nguvu, nitrojeni inafanya kazi sana na inapatikana tu kwa namna ya misombo. Nitrojeni huonyesha hali ya oxidation katika misombo kutoka "-3" hadi "+5"

3. Nitrojeni ni dutu rahisi, muundo wa Masi, mali za kimwili

Nitrojeni (kutoka kwa Kigiriki ἀ ζωτος - isiyo na uhai, lat. Nitrojeni), badala ya majina ya awali ("phlogisticated", "mephitic" na "hewa iliyoharibiwa") iliyopendekezwa katika 1787 Antoine Lavoisier . Kama inavyoonyeshwa hapo juu, ilikuwa tayari inajulikana wakati huo kwamba nitrojeni haiungi mkono mwako au kupumua. Mali hii ilizingatiwa kuwa muhimu zaidi. Ingawa baadaye ikawa kwamba nitrojeni, kinyume chake, ni muhimu kwa viumbe vyote vilivyo hai, jina lilihifadhiwa kwa Kifaransa na Kirusi.

N 2 – dhamana isiyo na ncha shirikishi, mara tatu (σ, 2π), kimiani ya fuwele ya molekuli

Hitimisho:

1. Reactivity ya chini kwa joto la kawaida

2. Gesi, isiyo na rangi, isiyo na harufu, nyepesi kuliko hewa

Bwana ( B hewa)/ Bwana ( N 2 ) = 29/28

4. Kemikali mali ya nitrojeni

N - wakala wa kuongeza vioksidishaji (0 → -3)

N - wakala wa kupunguza (0 → +5)

1. Pamoja na metali nitridi huundwa Mx Ny

- inapokanzwa na Mg na ardhi ya alkali na alkali;

3С a + N2= Ca 3 N 2 (saa t)

- c Li kwenye chumba cha k t

Nitridi hutengana na maji

Ca 3 N 2 + 6H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH 3

2. Kwa hidrojeni

3 H 2 + N 2 ↔ 2 NH 3

(masharti - T, p, kat)

N 2 + O 2 ↔ 2 HAPANA – Q

(t=2000C)

Nitrojeni haifanyiki pamoja na salfa, kaboni, fosforasi, silicon na metali zingine zisizo za metali.

5. Risiti:

Katika sekta nitrojeni hupatikana kutoka kwa hewa. Kwa kufanya hivyo, hewa ni ya kwanza kilichopozwa, kioevu, na hewa ya kioevu inakabiliwa na kunereka. Nitrojeni ina kiwango cha chini kidogo cha kuchemka (–195.8°C) kuliko sehemu nyingine ya hewa, oksijeni (–182.9°C), kwa hivyo hewa kioevu inapopashwa joto taratibu, nitrojeni huvukiza kwanza. Gesi ya nitrojeni hutolewa kwa watumiaji katika fomu iliyoshinikizwa (150 atm. au MPa 15) katika mitungi nyeusi yenye maandishi ya "nitrogen" ya njano. Hifadhi nitrojeni kioevu kwenye chupa za Dewar.

Katika maabaranitrojeni safi (“kemikali”) hupatikana kwa kuongeza mmumunyo uliojaa wa kloridi ya ammoniamu NH 4 Cl kwenye nitriti ya sodiamu NaNO 2 inapopashwa joto:

NaNO 2 + NH 4 Cl = NaCl + N 2 + 2H 2 O.

Unaweza pia kupasha joto nitriti ya ammoniamu:

NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O. JARIBIO

6. Maombi:

Katika sekta, gesi ya nitrojeni hutumiwa hasa kuzalisha amonia. Kama gesi ajizi ya kemikali, nitrojeni hutumiwa kutoa mazingira ya ajizi katika michakato mbalimbali ya kemikali na metallurgiska, wakati wa kusukuma vimiminika vinavyoweza kuwaka. Nitrojeni ya kioevu hutumiwa sana kama jokofu; hutumiwa katika dawa, haswa katika cosmetology. Mbolea ya madini ya nitrojeni ni muhimu katika kudumisha rutuba ya udongo.

7. Jukumu la kibiolojia

Nitrojeni ni kipengele muhimu kwa kuwepo kwa wanyama na mimea; ni sehemu yaprotini (16-18% kwa uzito), amino asidi, asidi nucleic, nukleoprotini, klorofili, hemoglobin nk Katika muundo wa seli hai, idadi ya atomi za nitrojeni ni karibu 2%, na sehemu ya molekuli ni karibu 2.5% (nafasi ya nne baada ya hidrojeni, kaboni na oksijeni). Katika suala hili, kiasi kikubwa cha nitrojeni iliyowekwa iko katika viumbe hai, "kitu cha kikaboni kilichokufa" na suala la kutawanywa la bahari na bahari. Kiasi hiki kinakadiriwa kuwa takriban tani 1.9 10 11. Kutokana na michakato ya kuoza na kuoza kwa vitu vya kikaboni vilivyo na nitrojeni, kulingana na sababu zinazofaa. mazingira, amana za asili za madini zilizo na nitrojeni zinaweza kuunda, kwa mfano, "Chile saltpeterN 2 → Li 3 N → NH 3

Nambari 2. Andika milinganyo ya mmenyuko wa nitrojeni na oksijeni, magnesiamu na hidrojeni. Kwa kila mmenyuko, tengeneza usawa wa elektroniki, onyesha wakala wa oksidi na wakala wa kupunguza.

Nambari ya 3. Silinda moja ina gesi ya nitrojeni, nyingine ina oksijeni, na ya tatu ina dioksidi kaboni. Jinsi ya kutofautisha gesi hizi?

Nambari 4. Baadhi ya gesi zinazoweza kuwaka zina nitrojeni ya bure kama uchafu. Je, mwako wa gesi hizo kwa kawaida majiko ya gesi oksidi ya nitriki (II) huundwa. Kwa nini?

MOBUSOSH No. 2

Muhtasari wa kemia juu ya mada:

"Tabia za vipengele vya kikundi kidogo cha nitrojeni"

Imetayarishwa na: Nasertdinov K.

Imechaguliwa:

Agidel-2008

2.1.1 Sifa za nitrojeni

2.1.2 Utumiaji wa nitrojeni

2.2 Amonia

2.2.1 Mali ya amonia

2.2.2 Utumiaji wa amonia

2.2.3 Oksidi za nitrojeni

2.3 Asidi ya nitriki

2.3.3 Matumizi ya asidi ya nitriki na chumvi zake

2.4 Fosforasi

2.4.1 Misombo ya fosforasi

2.4.2 Utumiaji wa fosforasi na misombo yake

2.5 Mbolea za madini

Fasihi

1. Tabia za vipengele vya kikundi kidogo cha nitrojeni

Nitrojeni ni muhimu zaidi sehemu anga (78% ya kiasi chake). Kwa asili, hupatikana katika protini, katika amana za nitrate ya sodiamu. Nitrojeni ya asili ina isotopu mbili: 14 N (uzito 99.635%) na 15 N (0.365%).

Fosforasi ni sehemu ya viumbe vyote vilivyo hai. Inatokea kwa asili kwa namna ya madini. Fosforasi hutumiwa sana katika dawa, kilimo, anga, katika uchimbaji wa madini ya thamani.

Arsenic, antimoni na bismuth zimeenea sana, haswa katika mfumo wa madini ya sulfidi. Arsenic ni moja ya vipengele vya maisha vinavyokuza ukuaji wa nywele. Misombo ya Arsenic ni sumu, lakini kwa dozi ndogo wanaweza kuwa nayo mali ya dawa. Arsenic hutumiwa katika dawa na dawa za mifugo.

2. Muundo na sifa za atomi

Vipengele vya kikundi kidogo kwenye elektroni ya nje vina elektroni tano. Wanaweza kuwapa, na wanaweza kuvutia elektroni tatu zaidi kutoka kwa atomi zingine. Kwa hiyo, hali yao ya oxidation ni kutoka -3 hadi +5. Hidrojeni yao tete na misombo ya juu ya oksijeni ina asidi katika asili na imeteuliwa kanuni za jumla: RH 3 na R 2 O 5.

Vipengele vya kikundi kidogo vina mali zisizo za metali, na wakati huo huo uwezo wa kuvutia elektroni ni chini ya ule wa vipengele vya halojeni na oksijeni.

Katika kikundi kidogo cha nitrojeni kwenye jedwali la upimaji, vipengele vinaposonga kutoka juu hadi chini, sifa za metali huongezeka.

Nitrojeni na fosforasi ni zisizo za metali, arseniki na antimoni huonyesha mali ya metali, na bismuth ni chuma.

Jina la dawa	Fomula ya molekuli	Muundo	Tabia za kimwili	Uzito, g/cm 3	Hali ya joto, kuhusu C
Naitrojeni	N 2	Molekuli	Gesi bila rangi, harufu, ladha, mumunyifu katika maji	0.81 (w)	plv		bale
Naitrojeni	N 2	Molekuli	Gesi bila rangi, harufu, ladha, mumunyifu katika maji	0.81 (w)	-210		-195,8
Fosforasi nyeupe	P 4	Molekuli ya Tetrahedral. Mwamba wa kioo wa Masi.	Laini kigumu, isiyo na rangi, mumunyifu kidogo katika maji, mumunyifu katika kaboni salfa	1,82	44 (chini ya maji)		257
Arsenic kijivu	Kama 4	Sawa.	Dutu brittle fuwele na chuma. uangaze kwenye mapumziko mapya. Hakuna katika maji. Kondakta dhaifu sana wa umeme	5,72	Sublima, hupita kutoka kigumu hadi gesi (mvuke) ifikapo 615 o C
Antimoni	Sb 4	--	Silvery-nyeupe fuwele dutu, brittle, duni kondakta wa joto na umeme	6,68	630,5	1634
Bismuth	Bi n	Kioo cha molekuli ambayo kila atomi huunganishwa kwa tatu jirani.	Pink-nyeupe, dutu ya fuwele iliyovunjika, inayofanana na chuma kwa sura, upitishaji wa umeme haukubaliki.	9,8	271,3	1550

Jedwali la mali ya vitu rahisi vya vipengele vya kikundi kidogo cha nitrojeni.

2.1 Nitrojeni

Nitrojeni ni kipengele cha awali na muhimu zaidi cha kikundi kidogo. Nitrojeni ni kipengele cha kawaida kisicho na metali. Tofauti na vipengele vingine vya kikundi kidogo, nitrojeni haina uwezo wa kuongeza valency yake. Muundo wa elektroniki unawakilishwa na elektroni saba ziko katika viwango viwili vya nishati. Fomula ya kielektroniki: 1s 2 2s 2 2p 3. Oxidation ya nitrojeni inasema: - 3, 5, -2, -1, +1, 2, 3,4. Atomu ya nitrojeni ina shughuli nyingi za kemikali; inashikilia elektroni kwa bidii zaidi kuliko atomi za sulfuri na fosforasi.

2.1.1 Sifa za nitrojeni

Nitrojeni kwenye hali ya kawaida- Masi, gesi, dutu ya chini ya kazi, molekuli ina atomi mbili; gesi isiyo na rangi, isiyo na harufu, mumunyifu kidogo katika maji, nyepesi kidogo kuliko hewa, haifanyi na oksijeni, saa - 196 o C inapunguza, saa - 210 o C inageuka kuwa molekuli ya theluji.

Nitrojeni haifanyi kazi kwa kemikali. Haiauni kupumua au mwako. Kwa joto la kawaida, humenyuka tu na lithiamu, kutengeneza Li 3 N. Ili kuvunja molekuli ya nitrojeni, 942 kJ/mol ya nishati lazima itumike. Miitikio ambayo nitrojeni huingia ni redox, ambapo nitrojeni huonyesha sifa za wakala wa vioksidishaji na wakala wa kupunguza.

Kwa joto la juu, nitrojeni inachanganya na metali nyingi, kwa joto la kawaida - tu na lithiamu. Nitrojeni huingiliana na zisizo za metali kwa joto la juu zaidi. Shukrani kwa hili, maisha kwenye sayari yetu yanawezekana, kwa kuwa ikiwa nitrojeni ingeguswa kwa joto la chini, ingeitikia na oksijeni, ambayo ni sehemu ya hewa, na viumbe hai haviwezi kupumua mchanganyiko huu wa gesi.

2.1.2 Utumiaji wa nitrojeni

Nitrojeni katika tasnia hupatikana kutoka kwa hewa kwa kutumia tofauti ya viwango vya kuchemsha vya nitrojeni na oksijeni.

Nitrojeni hutumiwa katika sekta ya kemikali kuzalisha amonia, urea, nk; katika uhandisi wa umeme wakati wa kuunda taa za umeme, kusukuma maji ya kuwaka, kukausha milipuko, nk.

2.2 Amonia

Amonia ni moja ya misombo muhimu zaidi ya hidrojeni ya nitrojeni. Ni ya umuhimu mkubwa wa vitendo. Maisha Duniani yanatokana na bakteria fulani ambao wanaweza kubadilisha nitrojeni ya anga kuwa amonia.

2.2.1 Mali ya amonia

Molekuli ya amonia huundwa kwa kuoanisha p-elektroni tatu za atomi ya nitrojeni na elektroni tatu za atomi za hidrojeni. Hali ya oxidation: - 3. Molekuli ya amonia ni polar sana.

Amonia ni gesi isiyo na rangi na harufu kali, karibu mara mbili ya mwanga kuliko hewa. Wakati kilichopozwa hadi - 33 o C, mikataba. Amonia ni mumunyifu sana katika maji.

Amonia ni kiwanja kinachofanya kazi kwa kemikali ambacho humenyuka na vitu vingi. Mara nyingi hizi ni oxidation na athari za kiwanja. Katika athari za redox, amonia hufanya tu kama wakala wa kupunguza. Amonia huwaka katika oksijeni na inachanganya kikamilifu na maji na asidi.

2.2.2 Utumiaji wa amonia

Amonia hutumiwa kutengeneza asidi ya nitriki na iliyo na nitrojeni mbolea za madini, chumvi, soda. Katika fomu ya kioevu, hutumiwa kwenye friji. Amonia hutumiwa katika dawa ili kuunda amonia; katika maisha ya kila siku kama sehemu ya viondoa madoa, na vile vile katika maabara ya kemikali. Chumvi za amonia hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji wa vilipuzi, mbolea, betri za umeme, na kwa usindikaji wa chuma na kulehemu.

2.2.3 Oksidi za nitrojeni

Kwa nitrojeni, oksidi zinajulikana ambazo zinalingana na hali zake zote za oxidation chanya (+1, +2,3,4,5): N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 4, N 2 O 5 . Katika hali ya kawaida, nitrojeni haiingiliani na oksijeni, tu wakati kutokwa kwa umeme kunapitishwa kupitia mchanganyiko wao.

Jedwali la mali ya oksidi za nitrojeni.

2.3 Asidi ya nitriki

2.3.1 Sifa za asidi ya nitriki

Molekuli ya asidi ya nitriki HNO 3 ina vipengele vitatu vilivyounganishwa kwa kila mmoja kwa vifungo vya ushirikiano. Hii ni dutu ya molekuli iliyo na atomi ya nitrojeni iliyooksidishwa sana. Hata hivyo, valence ya nitrojeni katika asidi ni nne badala ya idadi ya kawaida ya oxidation ya nitrojeni.

Asidi safi ya nitriki ni kioevu kisicho na rangi, kinachowaka hewani, na harufu kali. Asidi ya nitriki iliyojilimbikizia ni rangi njano. Uzito wa asidi ya nitriki ni 1.51 g / cm 3, kiwango cha kuchemsha ni 86 o C, na kwa joto la 41.6 o C huimarisha kwa namna ya molekuli ya fuwele ya uwazi. Asidi hupasuka katika maji na suluhisho la maji ni electrolyte.

Kupunguza asidi ya nitriki huonyesha mali ya kawaida kwa asidi zote. Ni wakala wa oksidi kali. Kwa joto la kawaida, asidi hutengana katika oksidi ya nitriki (IV), oksijeni na maji, hivyo huhifadhiwa kwenye chupa za giza mahali pa baridi. Humenyuka pamoja na metali (isipokuwa dhahabu na platinamu), inayofanya kazi na isiyofanya kazi.

Nyingi zisizo za metali zimeoksidishwa na asidi ya nitriki. Asidi ya nitriki, hasa asidi iliyojilimbikizia, oxidize vitu vya kikaboni. Tishu za wanyama na mimea huharibiwa haraka wakati zinakabiliwa na asidi ya nitriki.

2.3.2 Chumvi ya asidi ya nitriki na mali zao

Chumvi ya asidi ya nitriki, nitrati, hutengenezwa wakati asidi humenyuka na metali, oksidi za chuma, besi, amonia, na pia kwa baadhi ya chumvi.

Nitrati ni yabisi fuwele ambayo huyeyuka vizuri katika maji. elektroliti zenye nguvu. Inapokanzwa, hutengana ikitoa oksijeni. Ina idadi ya mali maalum kama wakala wa oksidi. Kulingana na asili ya chuma, mmenyuko wa mtengano unaendelea tofauti.

Mmenyuko wa ubora kwa ioni ya nitrate (suluhisho la asidi ya nitriki na chumvi yake) hufanywa kama ifuatavyo: shavings ya shaba huongezwa kwenye bomba la mtihani na dutu ya mtihani, mkusanyiko wa asidi ya sulfuriki huongezwa na kuwashwa. Kutolewa kwa gesi ya kahawia kunaonyesha kuwepo kwa ioni ya nitrati.

Misombo ya nitrojeni - saltpeter, asidi ya nitriki, amonia - ilijulikana muda mrefu kabla ya nitrojeni kupatikana katika hali ya bure. Mnamo 1772, D. Rutherford, akichoma fosforasi na vitu vingine kwenye kengele ya glasi, alionyesha kwamba gesi iliyobaki baada ya mwako, ambayo aliiita "hewa ya kuvuta pumzi," haiunga mkono kupumua na mwako. Mnamo mwaka wa 1787, A. Lavoisier alianzisha kwamba gesi "muhimu" na "asphyxiating" zinazounda hewa ni vitu rahisi, na akapendekeza jina "Nitrojeni". Mnamo 1784, G. Cavendish alionyesha kwamba Nitrojeni ni sehemu ya chumvi; Hapa ndipo jina la Kilatini Nitrojeni linatoka (kutoka kwa Late Kilatini nitrum - saltpeter na gennao ya Kigiriki - mimi huzaa, ninazalisha), iliyopendekezwa mnamo 1790 na J. A. Chaptal. Kufikia mwanzoni mwa karne ya 19, ajizi ya kemikali ya Nitrojeni katika hali huria na jukumu lake la kipekee katika misombo na vipengele vingine kama nitrojeni iliyounganishwa ilifafanuliwa. Tangu wakati huo, "kumfunga" kwa nitrojeni kutoka hewa imekuwa mojawapo ya matatizo muhimu ya kiufundi ya kemia.

Usambazaji wa Nitrojeni katika asili. Nitrojeni ni mojawapo ya vipengele vya kawaida duniani, na wingi wake (kuhusu tani 4 · 10 15) hujilimbikizia katika hali ya bure katika anga. Katika hewa, Nitrojeni ya bure (katika mfumo wa molekuli N2) ni 78.09% kwa kiasi (au 75.6% kwa wingi), bila kuhesabu uchafu wake mdogo kwa namna ya amonia na oksidi. Kiwango cha wastani cha nitrojeni katika lithosphere ni 1.9 · 10 -3% kwa wingi. Michanganyiko ya asili ya nitrojeni ni kloridi ya ammoniamu NH 4 Cl na nitrati mbalimbali. Mkusanyiko mkubwa wa saltpeter ni tabia ya hali ya hewa kavu ya jangwa (Chile, Asia ya Kati). Kwa muda mrefu nitrate ilikuwa msambazaji mkuu wa Nitrojeni kwa ajili ya viwanda (sasa usanisi wa kiviwanda wa amonia kutoka kwa Nitrojeni hewani na hidrojeni ni muhimu sana kwa kurekebisha Nitrojeni). Kiasi kidogo cha Nitrojeni iliyofungwa hupatikana katika makaa ya mawe (1-2.5%) na mafuta (0.02-1.5%), na pia katika maji ya mito, bahari na bahari. Nitrojeni hujilimbikiza kwenye udongo (0.1%) na katika viumbe hai (0.3%).

Ingawa jina "Nitrojeni" linamaanisha "isiyo ya maisha", kwa kweli ni nyenzo muhimu kwa maisha. Protini ya wanyama na binadamu ina nitrojeni 16-17%. Katika viumbe vya wanyama wanaokula nyama, protini huundwa kutokana na vitu vya protini vinavyotumiwa vilivyo katika viumbe vya wanyama wa mimea na mimea. Mimea huunganisha protini kwa kunyonya vitu vya nitrojeni vilivyomo kwenye udongo, hasa isokaboni. Hii ina maana kwamba kiasi cha Nitrojeni huingia kwenye udongo kutokana na vijidudu vya kurekebisha nitrojeni ambavyo vina uwezo wa kubadilisha Nitrojeni ya bure kutoka kwa hewa hadi kwenye misombo ya Nitrojeni.

Kwa asili, mzunguko wa Nitrojeni unafanyika, ambapo jukumu kuu linachezwa na microorganisms - nitrophying, denitrophying, nitrojeni-fixing na wengine. Hata hivyo, kama matokeo ya uchimbaji wa kiasi kikubwa cha Nitrojeni iliyofungwa kutoka kwenye udongo na mimea (hasa wakati wa kilimo kikubwa), udongo hupungukiwa na Nitrojeni. Upungufu wa nitrojeni ni kawaida kwa kilimo katika karibu nchi zote; upungufu wa nitrojeni pia huzingatiwa katika ufugaji wa wanyama ("njaa ya protini"). Kwenye udongo usio na Nitrojeni inayopatikana, mimea hukua vibaya. Mbolea ya nitrojeni na ulishaji wa protini kwa wanyama ni njia muhimu zaidi za kukuza kilimo. Shughuli za kiuchumi wanadamu huharibu mzunguko wa nitrojeni. Kwa hivyo, mafuta yanayochomwa huimarisha anga na Nitrojeni, na viwanda vinavyozalisha mbolea hufunga Nitrojeni kutoka kwa hewa. Usafirishaji wa mbolea na mazao ya kilimo husambaza tena Nitrojeni kwenye uso wa dunia. Nitrojeni ni kipengele cha nne kwa wingi katika mfumo wa jua (baada ya hidrojeni, heliamu na oksijeni).

Isotopu, atomi na molekuli ya nitrojeni. Nitrojeni ya asili ina isotopu mbili thabiti: 14 N (99.635%) na 15 N (0.365%). Isotopu ya 15N hutumiwa katika utafiti wa kemikali na biokemikali kama atomi iliyo na lebo. Kutoka kwa isotopu za mionzi za nitrojeni za bandia muda mrefu zaidi ina nusu ya maisha ya 13 N (T ½ = 10.08 min), iliyobaki ni ya muda mfupi sana. Katika tabaka za juu za anga, chini ya ushawishi wa nyutroni kutoka kwa mionzi ya cosmic, 14 N inageuka kuwa isotopu ya kaboni ya mionzi 14 C. Utaratibu huu pia hutumiwa katika athari za nyuklia kupata 14 C. Ganda la elektroni la nje la atomi ya Nitrojeni lina elektroni 5 (jozi moja pekee na tatu ambazo hazijaoanishwa - usanidi 2s 2 2p 3. Mara nyingi, Nitrojeni katika misombo ni 3-covalent kutokana na elektroni zisizounganishwa (kama katika amonia NH. 3) Kuwepo kwa jozi pekee za elektroni kunaweza kusababisha kuundwa kwa kifungo kingine cha ushirikiano, na Nitrojeni inakuwa 4-covalent (kama katika ioni ya amonia NH 4). Hali ya oxidation ya Nitrojeni hubadilika kutoka +5 (katika N 2). O 5) hadi -3 (katika NH 3) chini ya hali ya kawaida katika hali huru, Nitrojeni huunda molekuli N 2, ambapo atomi za N huunganishwa na vifungo vitatu vya ushirikiano. Molekuli ya nitrojeni ni imara sana: nishati yake ya kujitenga ndani ya atomi ni. 942.9 kJ/mol (225.2 kcal/mol), kwa hiyo, hata kwa t takriban .3300 ° C kiwango cha kutengana kwa nitrojeni ni karibu 0.1% tu.

Mali ya kimwili ya Nitrojeni. Nitrojeni ni nyepesi kidogo kuliko hewa; msongamano 1.2506 kg/m 3 (kwa 0°C na 101325 n/m 2 au 760 mm Hg), kiwango myeyuko -209.86°C, kiwango cha mchemko -195.8°C. Nitrojeni huyeyuka kwa shida: joto lake muhimu ni la chini kabisa (-147.1 ° C) na shinikizo lake muhimu ni la juu 3.39 Mn/m 2 (34.6 kgf/cm 2); wiani wa nitrojeni kioevu ni 808 kg/m3. Katika maji, nitrojeni haimunyiki zaidi kuliko oksijeni: kwa 0°C, 23.3 g ya Nitrojeni huyeyuka katika 1 m 3 H 2 O. Nitrojeni huyeyushwa katika baadhi ya hidrokaboni bora kuliko maji.

Kemikali mali ya Nitrojeni. Nitrojeni huingiliana tu na metali amilifu kama vile lithiamu, kalsiamu, magnesiamu inapokanzwa hadi joto la chini. Nitrojeni humenyuka pamoja na vipengele vingine vingi kwenye joto la juu na mbele ya vichocheo. Misombo ya nitrojeni yenye oksijeni N 2 O, HAPANA, N 2 O 3, NO 2 na N 2 O 5 imesomwa vizuri. Kutoka kwa haya, kwa mwingiliano wa moja kwa moja wa vipengele (4000 ° C), HAKUNA oksidi huundwa, ambayo, inapopoa, hutiwa oksidi zaidi kwa oksidi (IV) NO 2 kwa urahisi. Oksidi za nitrojeni huundwa katika hewa wakati kutokwa kwa anga. Wanaweza pia kupatikana kwa kutenda kwa mchanganyiko wa Nitrojeni na oksijeni mionzi ya ionizing. Wakati nitrous N 2 O 3 na nitriki N 2 O 5 anhidridi hupasuka katika maji, asidi ya nitrous HNO 2 na asidi ya nitriki HNO 3 hupatikana, kwa mtiririko huo, kutengeneza chumvi - nitriti na nitrati. Nitrojeni inachanganya na hidrojeni tu kwa joto la juu na mbele ya vichocheo, na amonia NH 3 huundwa. Mbali na amonia, misombo mingine mingi ya nitrojeni na hidrojeni inajulikana, kwa mfano, hydrazine H 2 N-NH 2, diimide HN = NH, asidi hidronitric HN 3 (H-N = N≡N), octazone N 8 H 14 na wengine. ; Misombo mingi ya nitrojeni na hidrojeni hutengwa tu kwa namna ya derivatives ya kikaboni. Nitrojeni haiingiliani moja kwa moja na halojeni, kwa hivyo halidi zote za nitrojeni zinapatikana kwa njia isiyo ya moja kwa moja, kwa mfano, floridi ya nitrojeni NF 3 - kwa kuguswa na fluorine na amonia. Kama sheria, halidi za nitrojeni ni misombo sugu ya chini (isipokuwa NF 3); Oksijeni za nitrojeni ni thabiti zaidi - NOF, NOCl, NOBr, NO 2 F na NO 2 Cl. Nitrojeni pia haiunganishi moja kwa moja na sulfuri; sulfuri ya nitrojeni N 4 S 4 hupatikana kama matokeo ya mmenyuko wa sulfuri kioevu na amonia. Wakati coke ya moto humenyuka na nitrojeni, cyanogen (CN) 2 huundwa. Kwa kupasha joto Nitrojeni na asetilini C 2 H 2 hadi 1500°C, sianidi hidrojeni HCN inaweza kupatikana. Mwingiliano wa Nitrojeni na metali kwenye joto la juu husababisha kuundwa kwa nitridi (kwa mfano, Mg 3 N 2).

Wakati Nitrojeni ya kawaida inakabiliwa na kutokwa kwa umeme [shinikizo 130-270 n/m 2 (1-2 mm Hg)] au wakati wa mtengano wa nitridi B, Ti, Mg na Ca, na vile vile wakati wa kutokwa kwa umeme, Nitrojeni hai inaweza kuwa. inayoundwa hewani, ambayo ni mchanganyiko wa molekuli za Nitrojeni na atomi na hifadhi ya nishati iliyoongezeka. Tofauti na nitrojeni ya molekuli, nitrojeni hai huingiliana kwa nguvu sana na oksijeni, hidrojeni, mvuke wa sulfuri, fosforasi na baadhi ya metali.

Nitrojeni ni sehemu ya misombo mingi muhimu ya kikaboni (amini, amino asidi, misombo ya nitro na wengine).

Kupata Nitrojeni. Katika maabara, Nitrojeni inaweza kupatikana kwa urahisi kwa kupokanzwa suluhisho la kujilimbikizia la nitriti ya ammoniamu: NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O. Mbinu ya kiufundi Uzalishaji wa nitrojeni ni msingi wa mgawanyo wa hewa iliyoyeyuka kabla, ambayo huwekwa chini ya kunereka.

Utumiaji wa Nitrojeni. Sehemu kuu ya nitrojeni ya bure iliyotolewa hutumiwa uzalishaji viwandani amonia, ambayo ni basi kiasi kikubwa kusindika katika asidi ya nitriki, mbolea, vilipuzi, nk Mbali na awali ya moja kwa moja ya amonia kutoka kwa vipengele, njia ya cyanamide, iliyoandaliwa mwaka wa 1905, ni ya umuhimu wa viwanda kwa kumfunga nitrojeni kutoka hewa, kwa kuzingatia ukweli kwamba saa 1000 ° C. kalsiamu CARBIDE (inayopatikana kwa kupokanzwa mchanganyiko wa chokaa na makaa ya mawe ndani tanuri ya umeme) humenyuka ikiwa na Nitrojeni isiyolipishwa: CaC 2 + N 2 = CaCN 2 + C. Siyanamidi ya kalsiamu inayotokana, inapofunuliwa na mvuke wa maji yenye joto kali, hutengana na kutoa amonia: CaCN 2 + 3H 2 O = CaCO 3 + 2NH 3.

Nitrojeni ya bure hutumiwa katika tasnia nyingi: kama chombo cha ajizi katika michakato mbalimbali ya kemikali na metallurgiska, kujaza nafasi ya bure vipimajoto vya zebaki, wakati wa kusukuma maji ya kuwaka, nk Nitrojeni ya Kioevu hutumiwa katika aina mbalimbali vitengo vya friji. Imehifadhiwa na kusafirishwa katika vyombo vya chuma vya Dewar, gesi ya nitrojeni katika fomu iliyoshinikwa - katika mitungi. Misombo mingi ya nitrojeni hutumiwa sana. Uzalishaji wa nitrojeni iliyofungwa ulianza kukua haraka baada ya Vita vya Kwanza vya Kidunia na sasa umefikia idadi kubwa sana.

Nitrojeni katika mwili. Nitrojeni ni mojawapo ya vipengele vikuu vya biogenic vinavyofanya vitu muhimu zaidi vya seli hai - protini na asidi ya nucleic. Hata hivyo, kiasi cha Nitrojeni katika mwili ni ndogo (1-3% kwa uzito kavu). Baadhi tu ya vijidudu na mwani wa bluu-kijani wanaweza kuchukua nitrojeni ya molekuli katika anga.

Hifadhi kubwa ya nitrojeni imejilimbikizia kwenye udongo kwa namna ya madini mbalimbali (chumvi za amonia, nitrati) na misombo ya kikaboni (nitrojeni kutoka kwa protini, asidi ya nucleic na bidhaa zao za kuvunjika, yaani, bado haijaharibika kabisa mabaki ya mimea na wanyama). Mimea hufyonza nitrojeni kutoka kwenye udongo kwa namna ya isokaboni na baadhi ya misombo ya kikaboni. Chini ya hali ya asili, vijidudu vya udongo (ammonifiers), ambayo hufanya madini ya nitrojeni ya udongo kwa chumvi ya amonia, ni muhimu sana kwa lishe ya mimea. Nitrojeni ya nitrati kwenye udongo huundwa kama matokeo ya shughuli muhimu ya bakteria ya nitrifying iliyogunduliwa na S. N. Vinogradsky mnamo 1890, ambayo huongeza oksidi ya amonia na chumvi za amonia kwa nitrati. Sehemu ya nitrojeni ya nitrate iliyochukuliwa na vijidudu na mimea hupotea, na kugeuka kuwa nitrojeni ya molekuli chini ya hatua ya bakteria ya kukataa. Mimea na microorganisms kunyonya wote amonia na nitrojeni nitrojeni vizuri, kupunguza mwisho kwa amonia na amonia chumvi. Viumbe vidogo na mimea hubadilisha kikamilifu nitrojeni ya amonia isokaboni kuwa misombo ya nitrojeni ya kikaboni - amidi (asparagine na glutamine) na asidi ya amino. Kama D.N. Pryanishnikov na V.S. Butkevich walivyoonyesha, nitrojeni kwenye mimea huhifadhiwa na kusafirishwa katika mfumo wa asparagine na glutamine. Wakati wa malezi ya amides hizi, amonia haijatengwa, viwango vya juu ambavyo ni sumu sio tu kwa wanyama, bali pia kwa mimea. Amides ni sehemu ya protini nyingi, katika viumbe vidogo na mimea, na katika wanyama. Mchanganyiko wa glutamine na asparagine kwa kuzingatia enzymatic ya asidi ya glutamic na aspartic hutokea sio tu katika viumbe vidogo na mimea, lakini, kwa kiasi fulani, kwa wanyama.

Mchanganyiko wa asidi ya amino hutokea kwa upunguzaji wa asidi ya aldehyde na asidi ya keto kutokana na oxidation ya wanga, au kwa uhamisho wa enzymatic. Bidhaa za mwisho za assimilation ya amonia na vijidudu na mimea ni protini ambazo ni sehemu ya protoplasm na kiini cha seli, na pia zilizowekwa kama protini za akiba. Wanyama na wanadamu wana uwezo wa kuunganisha asidi ya amino kwa kiwango kidogo tu. Hawawezi kuunganisha asidi nane muhimu za amino (valine, isoleusini, leucine, phenylalanine, tryptophan, methionine, threonine, lysine), na kwa hiyo chanzo chao kikuu cha nitrojeni ni protini zinazotumiwa na chakula, yaani, hatimaye, protini za mimea na microorganisms.

Protini katika viumbe vyote hupata uharibifu wa enzymatic, bidhaa za mwisho ambazo ni amino asidi. Washa hatua inayofuata Kama matokeo ya deamination, nitrojeni ya kikaboni ya asidi ya amino inabadilishwa kuwa nitrojeni ya amonia isokaboni. Katika viumbe vidogo na hasa katika mimea, nitrojeni ya ammoniamu inaweza kutumika kwa awali mpya ya amides na amino asidi. Katika wanyama, neutralization ya amonia inayoundwa wakati wa kuvunjika kwa protini na asidi ya nucleic hufanywa na awali ya asidi ya uric (katika wanyama watambaao na ndege) au urea (katika mamalia, ikiwa ni pamoja na wanadamu), ambayo hutolewa kutoka kwa mwili. Kutoka kwa mtazamo wa kimetaboliki ya nitrojeni, mimea, kwa upande mmoja, na wanyama (na wanadamu), kwa upande mwingine, hutofautiana kwa kuwa katika wanyama utumiaji wa amonia unaosababishwa unafanywa tu kwa kiwango dhaifu - wengi wao. hutolewa kutoka kwa mwili; Katika mimea, kubadilishana nitrojeni "imefungwa" - nitrojeni inayoingia kwenye mmea inarudi kwenye udongo tu pamoja na mmea yenyewe.

Naitrojeni- kipengele cha kipindi cha 2 cha kikundi cha V A cha Jedwali la Vipindi, nambari ya serial 7. Fomula ya kielektroniki ya atomi [ 2 He]2s 2 2p 3, hali ya oksidi ya tabia 0, -3, +3 na +5, mara chache +2 na +4, nk. hali ya N v inachukuliwa kuwa thabiti.

Kiwango cha hali ya oxidation kwa nitrojeni:
+5 - N 2 O 5, NO 3, NaNO 3, AgNO 3

3 – N 2 O 3, NO 2, HNO 2, NaNO 2, NF 3

3 - NH 3, NH 4, NH 3 * H 2 O, NH 2 Cl, Li 3 N, Cl 3 N.

Nitrojeni ina high electronegativity (3.07), ya tatu baada ya F na O. Inaonyesha mali ya kawaida yasiyo ya metali (tindikali), kutengeneza asidi mbalimbali zenye oksijeni, chumvi na misombo ya binary, pamoja na cation ya amonia NH 4 na chumvi zake.

Katika asili - kumi na saba kwa kipengele cha wingi wa kemikali (tisa kati ya zisizo za metali). Kipengele muhimu kwa viumbe vyote.

N 2

Dutu rahisi. Inajumuisha molekuli zisizo za polar zilizo na ˚σππ-bond N≡N thabiti sana, hii inaelezea hali ya ajizi ya kemikali ya kipengele chini ya hali ya kawaida.

Gesi isiyo na rangi, isiyo na ladha na isiyo na harufu inayoganda na kuwa kioevu kisicho na rangi (tofauti na O2).

Sehemu kuu ya hewa ni 78.09% kwa kiasi, 75.52 kwa wingi. Nitrojeni huchemka kutoka kwa hewa kioevu kabla ya oksijeni. Huyeyuka kidogo katika maji (15.4 ml/1 l H 2 O kwa 20 ˚C), umumunyifu wa nitrojeni ni chini ya ule wa oksijeni.

Kwa joto la kawaida N2 humenyuka pamoja na florini na, kwa kiwango kidogo sana, na oksijeni:

N 2 + 3F 2 = 2NF 3, N 2 + O 2 ↔ 2NO

Mwitikio wa kugeuzwa wa kutoa amonia hutokea kwa joto la 200˚C, chini ya shinikizo hadi 350 atm na daima mbele ya kichocheo (Fe, F 2 O 3, FeO, kwenye maabara na Pt)

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + 92 kJ

Kulingana na kanuni ya Le Chatelier, ongezeko la mavuno ya amonia inapaswa kutokea kwa shinikizo la kuongezeka na kupungua kwa joto. Hata hivyo, kiwango cha majibu katika joto la chini ni ndogo sana, hivyo mchakato unafanywa kwa 450-500 ˚C, kufikia mavuno ya 15% ya amonia. N 2 na H 2 ambazo hazijashughulikiwa hurejeshwa kwenye kinu na hivyo kuongeza kiwango cha athari.

Nitrojeni ni kemikali tulivu kuhusiana na asidi na alkali na hairuhusu mwako.

Risiti V viwanda- kunereka kwa sehemu ya hewa ya kioevu au kuondolewa kwa oksijeni kutoka kwa hewa kwa njia za kemikali, kwa mfano, kwa mmenyuko 2C (coke) + O 2 = 2CO inapokanzwa. Katika kesi hizi, nitrojeni hupatikana, ambayo pia ina uchafu wa gesi nzuri (hasa argon).

Katika maabara, kiasi kidogo cha nitrojeni safi ya kemikali kinaweza kupatikana kwa mmenyuko wa ubadilishaji kwa joto la wastani:

N -3 H 4 N 3 O 2(T) = N 2 0 + 2H 2 O (60-70)

NH 4 Cl(p) + KNO 2 (p) = N 2 0 + KCl + 2H 2 O (100˚C)

Inatumika kwa awali ya amonia. Asidi ya nitriki na bidhaa zingine zilizo na nitrojeni, kama chombo cha ajizi cha michakato ya kemikali na metallurgiska na uhifadhi wa vitu vinavyoweza kuwaka.

N.H. 3

Mchanganyiko wa binary, hali ya oxidation ya nitrojeni ni - 3. Gesi isiyo na rangi na harufu kali ya tabia. Molekuli ina muundo wa tetrahedron isiyo kamili [: N(H) 3 ] (sp 3 mseto). Uwepo wa jozi ya wafadhili wa elektroni kwenye obiti ya mseto ya sp 3 ya nitrojeni katika molekuli ya NH 3 huamua athari ya tabia ya kuongezwa kwa cation ya hidrojeni, ambayo husababisha kuundwa kwa cation. amonia NH4. Inayeyuka chini ya shinikizo la ziada kwenye joto la kawaida. Katika hali ya kioevu, inahusishwa kupitia vifungo vya hidrojeni. Haina utulivu wa joto. Mumunyifu sana katika maji (zaidi ya 700 l/1 l H 2 O saa 20˚C); sehemu katika suluhisho iliyojaa ni 34% kwa uzito na 99% kwa kiasi, pH = 11.8.

tendaji sana, huwa na athari za kuongeza. Huchoma katika oksijeni, humenyuka pamoja na asidi. Inaonyesha kupunguza (kutokana na N -3) na vioksidishaji (kutokana na mali ya H +1). Ni kavu tu na oksidi ya kalsiamu.

Athari za ubora - malezi ya "moshi" nyeupe inapogusana na HCl ya gesi, karatasi nyeusi iliyotiwa maji na suluhisho la Hg 2 (NO3) 2 kuwa nyeusi.

Bidhaa ya kati katika awali ya HNO 3 na chumvi za amonia. Kutumika katika uzalishaji wa soda, mbolea za nitrojeni, dyes, mabomu; amonia ya kioevu ni jokofu. Yenye sumu.
Equations ya athari muhimu zaidi:

2NH 3 (g) ↔ N 2 + 3H 2
NH 3 (g) + H 2 O ↔ NH 3 * H 2 O (p) ↔ NH 4 + + OH —
NH 3 (g) + HCl (g) ↔ NH 4 Cl (g) “moshi” mweupe
4NH 3 + 3O 2 (hewa) = 2N 2 + 6 H 2 O (mwako)
4NH 3 + 5O 2 = 4NO+ 6 H 2 O (800˚C, paka. Pt/Rh)
2 NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3 H 2 O (500˚C)
2 NH 3 + 3Mg = Mg 3 N 2 +3 H 2 (600 ˚C)
NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O = NH 4 HCO 3 (joto la kawaida, shinikizo)
Risiti. KATIKA maabara- uhamishaji wa amonia kutoka kwa chumvi za amonia inapokanzwa kwa chokaa ya soda: Ca(OH) 2 + 2NH 4 Cl = CaCl 2 + 2H 2 O + NH 3
Au kuchemsha ufumbuzi wa maji ya amonia na kisha kukausha gesi.
Katika sekta Amonia hutolewa kutoka kwa nitrojeni na hidrojeni. Imetolewa na tasnia ama katika hali ya kimiminika au kwa namna ya mmumunyo wa maji uliokolea chini ya jina la kiufundi. maji ya amonia.

Amonia hidratiN.H. 3 * H 2 O. Uunganisho wa molekuli. Nyeupe, katika kimiani ya kioo - NH 3 na H 2 O molekuli zilizounganishwa na dhamana dhaifu ya hidrojeni. Wasilisha katika ufumbuzi wa maji ya amonia, msingi dhaifu (bidhaa za kutenganisha - NH 4 cation na OH anion). Kesi ya amonia ina muundo wa kawaida wa tetrahedral (sp 3 mseto). Haina utulivu wa joto, hutengana kabisa wakati suluhisho limechemshwa. Imetengwa na asidi kali. Inaonyesha sifa za kupunguza (kutokana na N-3) katika suluhisho lililokolea. Inapitia ubadilishanaji wa ioni na athari za ugumu.

Mmenyuko wa ubora- kuunda "moshi" nyeupe inapogusana na HCl ya gesi. Inatumika kuunda mazingira ya alkali kidogo katika suluhisho wakati wa mvua ya hidroksidi za amphoteric.
Suluhisho la amonia la 1 M lina hasa NH 3 *H 2 O hidrati na 0.4% tu NH 4 OH ioni (kutokana na kutengana kwa hidrati); Kwa hivyo, "hidroksidi ya amonia NH 4 OH" ya ionic haipo katika suluhisho, na hakuna kiwanja kama hicho katika hidrati ngumu.
Equations ya athari muhimu zaidi:
NH 3 H 2 O (conc.) = NH 3 + H 2 O (inachemka kwa NaOH)
NH 3 H 2 O + HCl (iliyopunguzwa) = NH 4 Cl + H 2 O
3(NH 3 H 2 O) (conc.) + CrCl 3 = Cr(OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl
8(NH 3 H 2 O) (conc.) + 3Br 2(p) = N 2 + 6 NH 4 Br + 8H 2 O (40-50˚C)
2(NH 3 H 2 O) (conc.) + 2KMnO 4 = N 2 + 2MnO 2 ↓ + 4H 2 O + 2KOH
4(NH 3 H 2 O) (conc.) + Ag 2 O = 2OH + 3H 2 O
4(NH 3 H 2 O) (conc.) + Cu(OH) 2 + (OH) 2 + 4H 2 O
6(NH 3 H 2 O) (conc.) + NiCl 2 = Cl 2 + 6H 2 O
Suluhisho la amonia la kuondokana (3-10%) mara nyingi huitwa amonia(jina lilizuliwa na alchemists), na suluhisho la kujilimbikizia (18.5 - 25%) ni suluhisho la amonia (iliyotolewa na sekta).

Oksidi za nitrojeni

Monoksidi ya nitrojeniHAPANA

Oksidi isiyo ya kutengeneza chumvi. Gesi isiyo na rangi. Radical, ina dhamana ya σπ (N꞊O), katika hali dhabiti dimer ya N 2 O 2 co Muunganisho wa N-N. Imetulia sana kwa joto. Nyeti kwa oksijeni ya hewa (hubadilika kahawia). Kidogo mumunyifu katika maji na haina kuguswa nayo. Kikemikali passiv kuelekea asidi na alkali. Inapokanzwa, humenyuka na metali na zisizo za metali. mchanganyiko tendaji sana wa NO na NO 2 ("gesi za nitrojeni"). Bidhaa ya kati katika awali ya asidi ya nitriki.
Equations ya athari muhimu zaidi:
2 HAPANA + O 2 (g) = 2NO 2 (20˚C)
2NO + C (graphite) = N 2 + CO 2 (400-500˚C)
10NO + 4P(nyekundu) = 5N 2 + 2P 2 O 5 (150-200˚C)
2NO + 4Cu = N 2 + 2 Cu 2 O (500-600˚C)
Majibu kwa mchanganyiko wa HAPANA na NO 2:
HAPANA + HAPANA 2 +H 2 O = 2HNO 2 (p)
HAPANA + HAPANA 2 + 2KOH(dil.) = 2KNO 2 + H 2 O
HAPANA + HAPANA 2 + Na 2 CO 3 = 2Na 2 NO 2 + CO 2 (450-500˚C)
Risiti V viwanda: uoksidishaji wa amonia na oksijeni kwenye kichocheo, ndani maabara- mwingiliano wa asidi ya nitriki iliyopunguzwa na mawakala wa kupunguza;
8HNO 3 + 6Hg = 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2 HAPANA+ 4 H 2 O
au kupunguza nitrati:
2NaNO 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI = 2 HAPANA + Mimi 2 ↓ + 2 H 2 O + 2Na 2 SO 4

Dioksidi ya nitrojeniHAPANA 2

Oksidi ya asidi, kwa masharti inalingana na asidi mbili - HNO 2 na HNO 3 (asidi kwa N 4 haipo). Gesi ya hudhurungi, kwa joto la kawaida monoma NO 2, kwenye baridi kioevu isiyo na rangi ya dimer N 2 O 4 (dianitrogen tetroksidi). Humenyuka kabisa pamoja na maji na alkali. Wakala wa vioksidishaji wenye nguvu sana ambao husababisha kutu ya metali. Inatumika kwa usanisi wa asidi ya nitriki na nitrati isiyo na maji, kama kioksidishaji cha mafuta ya roketi, kisafishaji cha mafuta kutoka kwa salfa, na kichocheo cha uoksidishaji wa misombo ya kikaboni. Yenye sumu.
Equation ya athari muhimu zaidi:
2NO 2 ↔ 2HAPANA + O 2
4NO 2 (l) + H 2 O = 2HNO 3 + N 2 O 3 (syn.) (katika baridi)
3 NO 2 + H 2 O = 3HNO 3 + NO
2NO 2 + 2NaOH (diluted) = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
4NO 2 + O 2 + 2 H 2 O = 4 HNO 3
4NO 2 + O 2 + KOH = KNO 3 + 2 H 2 O
2NO 2 + 7H 2 = 2NH 3 + 4 H 2 O (paka. Pt, Ni)
NO 2 + 2HI(p) = HAPANA + I 2 ↓ + H 2 O
NO 2 + H 2 O + SO 2 = H 2 SO 4 + NO (50-60˚C)
NO 2 + K = KNO 2
6NO 2 + Bi(NO 3) 3 + 3NO (70-110˚C)
Risiti: V viwanda - uoksidishaji wa HAPANA na oksijeni ya angahewa, ndani maabara- mwingiliano wa asidi ya nitriki iliyokolea na mawakala wa kupunguza;
6HNO 3 (conc., hor.) + S = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
5HNO 3 (conc., hor.) + P (nyekundu) = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
2HNO 3 (conc., hor.) + SO 2 = H 2 SO 4 + 2 NO 2

Oksidi ya diatrojeniN 2 O

Gesi isiyo na rangi na harufu ya kupendeza ("gesi inayocheka"), N꞊N꞊О, hali rasmi ya oksidi ya nitrojeni +1, mumunyifu hafifu katika maji. Inasaidia mwako wa grafiti na magnesiamu:

2N 2 O + C = CO 2 + 2N 2 (450˚C)
N 2 O + Mg = N 2 + MgO (500˚C)
Kupatikana kwa mtengano wa joto wa nitrati ya ammoniamu:
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2 H 2 O (195-245˚C)
kutumika katika dawa kama anesthetic.

Trioksidi ya diatrojeniN 2 O 3

Kwa joto la chini - kioevu cha bluu, ON꞊NO 2, hali rasmi ya oksidi ya nitrojeni +3. Kwa 20 ˚C, hutengana 90% na kuwa mchanganyiko wa NO isiyo na rangi na kahawia NO 2 ("gesi za nitrojeni", moshi wa viwandani - "mkia wa mbweha"). N 2 O 3 - oksidi ya asidi, katika baridi na maji hutengeneza HNO 2, inapokanzwa humenyuka tofauti:
3N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 3 + 4NO
Pamoja na alkali hutoa chumvi HNO 2, kwa mfano NaNO 2.
Imepatikana kwa kujibu HAPANA kwa O 2 (4NO + 3O 2 = 2N 2 O 3) au kwa NO 2 (NO 2 + NO = N 2 O 3)
na baridi kali. "Gesi za nitrojeni" pia ni hatari kwa mazingira na hufanya kama vichocheo vya uharibifu wa safu ya ozoni ya angahewa.

pentoksidi ya diatrojeni N 2 O 5

Dutu isiyo na rangi, ngumu, O 2 N - O - NO 2, hali ya oxidation ya nitrojeni ni +5. Kwa joto la kawaida hutengana kuwa NO 2 na O 2 katika masaa 10. Humenyuka pamoja na maji na alkali kama oksidi ya asidi:
N2O5 + H2O = 2HNO3
N 2 O 5 + 2NaOH = 2NaNO 3 + H 2
Imetayarishwa na upungufu wa maji mwilini wa asidi ya nitriki inayowaka:
2HNO3 + P2O5 = N2O5 + 2HPO3
au uoksidishaji wa NO 2 na ozoni saa -78˚C:
2 HAPANA 2 + O 3 = N 2 O 5 + O 2

Nitrites na nitrati

Nitriti ya potasiamuKNO 2 . Nyeupe, hygroscopic. Huyeyuka bila kuoza. Imara katika hewa kavu. Mumunyifu sana katika maji (kutengeneza ufumbuzi usio na rangi), hidrolisisi kwenye anion. Wakala wa kawaida wa vioksidishaji na kupunguza katika mazingira ya tindikali, humenyuka polepole sana katika mazingira ya alkali. Huingia kwenye miitikio ya kubadilishana ioni. Athari za ubora kwenye ioni NO 2 - kubadilika rangi kwa suluji ya urujuani MnO 4 na kuonekana kwa mvua nyeusi wakati wa kuongeza ioni I. Inatumika katika utengenezaji wa rangi, kama kitendanishi cha uchambuzi wa asidi ya amino na iodidi, na sehemu ya vitendanishi vya picha. .
equation ya athari muhimu zaidi:
2KNO 2 (t) + 2HNO 3 (conc.) = NO 2 + NO + H 2 O + 2KNO 3
2KNO 2 (dil.)+ O 2 (k.m.) → 2KNO 3 (60-80 ˚C)
KNO 2 + H 2 O + Br 2 = KNO 3 + 2HBr
5NO 2 - + 6H + + 2MnO 4 - (viol.) = 5NO 3 - + 2Mn 2+ (bts.) + 3H 2 O
3 NO 2 - + 8H + + CrO 7 2- = 3NO 3 - + 2Cr 3+ + 4H 2 O
NO 2 - (iliyojaa) + NH 4 + (iliyojaa) = N 2 + 2H 2 O
2NO 2 - + 4H + + 2I - (bts.) = 2NO + I 2 (nyeusi) ↓ = 2H 2 O
NO 2 - (diluted) + Ag + = AgNO 2 (njano nyepesi)↓
Risiti Vviwanda- kupunguza nitrati ya potasiamu katika michakato:
KNO3 + Pb = KNO 2+ PbO (350-400˚C)
KNO 3 (conc.) + Pb (sifongo) + H 2 O = KNO 2+ Pb(OH) 2 ↓
3 KNO3 + CaO + SO2 = 2 KNO 2+ CaSO 4 (300 ˚C)

H thamani potasiamu KNO 3
Jina la kiufundi potashi, au Muhindi chumvi , chumvi. Nyeupe, huyeyuka bila kuoza na hutengana inapokanzwa zaidi. Imara katika hewa. Mumunyifu sana katika maji (pamoja na juu mwisho-athari, = -36 kJ), hakuna hidrolisisi. Wakala wa oxidizing kali wakati wa fusion (kutokana na kutolewa kwa oksijeni ya atomiki). Katika suluhisho hupunguzwa tu na hidrojeni ya atomiki (katika mazingira ya tindikali hadi KNO 2, katika mazingira ya alkali hadi NH 3). Inatumika katika utengenezaji wa glasi kama kihifadhi bidhaa za chakula, sehemu ya mchanganyiko wa pyrotechnic na mbolea za madini.

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 (400-500 ˚C)

KNO 3 + 2H 0 (Zn, dil. HCl) = KNO 2 + H 2 O

KNO 3 + 8H 0 (Al, conc. KOH) = NH 3 + 2H 2 O + KOH (80 ˚C)

KNO 3 + NH 4 Cl = N 2 O + 2H 2 O + KCl (230-300 ˚C)

2 KNO 3 + 3C (graphite) + S = N 2 + 3CO 2 + K 2 S (mwako)

KNO 3 + Pb = KNO 2 + PbO (350 - 400 ˚C)

KNO 3 + 2KOH + MnO 2 = K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O (350 - 400 ˚C)

Risiti: katika sekta
4KOH (hor.) + 4NO 2 + O 2 = 4KNO 3 + 2H 2 O

na katika maabara:
KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓

Maudhui ya makala

NAITROJENI, N (nitrogenium), kipengele cha kemikali (saa. nambari 7) kikundi kidogo cha VA meza ya mara kwa mara vipengele. Angahewa ya dunia ina 78% (vol.) nitrojeni. Ili kuonyesha jinsi hifadhi hizi za nitrojeni zilivyo kubwa, tunaona kwamba katika angahewa juu ya kila kilomita ya mraba ya uso wa dunia kuna nitrojeni nyingi sana kwamba hadi tani milioni 50 za nitrati ya sodiamu au tani milioni 10 za amonia (kiunga cha nitrojeni na hidrojeni) inaweza kupatikana kutoka kwayo, na bado hii inawakilisha sehemu ndogo ya nitrojeni iliyomo ukoko wa dunia. Kuwepo kwa nitrojeni ya bure kunaonyesha kutokuwa na nguvu na ugumu wa kuingiliana na vipengele vingine kwa joto la kawaida. Nitrojeni isiyobadilika ni sehemu ya vitu vya kikaboni na isokaboni. Mboga na ulimwengu wa wanyama ina nitrojeni inayofungamana na kaboni na oksijeni katika protini. Kwa kuongezea, misombo ya isokaboni iliyo na nitrojeni kama vile nitrati (NO 3 –), nitriti (NO 2 –), sianidi (CN –), nitridi (N 3 –) na azides (N 3 –) inajulikana na inaweza kupatikana katika kiasi kikubwa).

Rejea ya kihistoria.

Majaribio ya A. Lavoisier, yaliyotolewa kwa uchunguzi wa nafasi ya anga katika kudumisha maisha na michakato ya mwako, yalithibitisha kuwepo kwa dutu isiyo na hewa katika anga. Bila kuanzisha asili ya asili ya gesi iliyobaki baada ya mwako, Lavoisier aliiita azote, ambayo ina maana "isiyo na uhai" katika Kigiriki cha kale. Mnamo 1772, D. Rutherford kutoka Edinburgh aligundua kwamba gesi hiyo ni elementi na kuiita “hewa hatari.” Jina la Kilatini nitrojeni linatokana na maneno ya Kigiriki nitron na gen, ambayo ina maana ya "kutengeneza chumvi".

Urekebishaji wa nitrojeni na mzunguko wa nitrojeni.

Neno "urekebishaji wa nitrojeni" linamaanisha mchakato wa kurekebisha nitrojeni ya anga N 2 . Kwa asili hii inaweza kutokea kwa njia mbili: ama mimea ya kunde, kwa mfano, mbaazi, clover na soya, hujilimbikiza vinundu kwenye mizizi yao, ambayo bakteria ya kurekebisha nitrojeni huibadilisha kuwa nitrati, au oxidation ya nitrojeni ya anga na oksijeni hutokea chini ya hali ya kutokwa kwa umeme. S. Arrhenius aligundua kuwa hadi tani milioni 400 za nitrojeni huwekwa kila mwaka kwa njia hii. Katika angahewa, oksidi za nitrojeni huchanganyika na maji ya mvua na kutengeneza asidi ya nitriki na nitrasi. Kwa kuongeza, imeanzishwa kuwa na mvua na theluji, takriban. 6700 g nitrojeni; kufikia udongo, hugeuka kuwa nitriti na nitrati. Mimea hutumia nitrati kuunda protini za mimea. Wanyama, kulisha mimea hii, huchukua vitu vya protini vya mimea na kuzibadilisha kuwa protini za wanyama. Baada ya kifo cha wanyama na mimea, hutengana na misombo ya nitrojeni hugeuka kuwa amonia. Amonia hutumiwa kwa njia mbili: bakteria ambazo hazifanyi nitrati huivunja kwa vipengele, ikitoa nitrojeni na hidrojeni, na bakteria nyingine huunda nitriti kutoka humo, ambayo hutiwa oksidi na bakteria nyingine kwa nitrati. Hivi ndivyo mzunguko wa nitrojeni hutokea katika asili, au mzunguko wa nitrojeni.

Muundo wa kiini na shells za elektroni.

Kuna isotopu mbili thabiti za nitrojeni katika asili: c idadi ya wingi 14 (ina protoni 7 na nyutroni 7) na idadi kubwa ya 15 (ina protoni 7 na neutroni 8). Uwiano wao ni 99.635: 0.365, hivyo molekuli ya atomiki ya nitrojeni ni 14.008. Isotopu za nitrojeni zisizo imara 12 N, 13 N, 16 N, 17 N zilipatikana kwa njia ya bandia. Kwa utaratibu, muundo wa kielektroniki wa atomi ya nitrojeni ni kama ifuatavyo: 1 s 2 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Kwa hivyo, kwa nje (pili) shell ya elektroni kuna elektroni 5 ambazo zinaweza kushiriki katika malezi ya vifungo vya kemikali; orbitals ya nitrojeni pia inaweza kukubali elektroni, i.e. uundaji wa misombo na majimbo ya oxidation kutoka (-III) hadi (V) inawezekana, na wanajulikana.

Nitrojeni ya molekuli.

Kutoka kwa maamuzi ya wiani wa gesi imeanzishwa kuwa molekuli ya nitrojeni ni diatomic, i.e. formula ya molekuli ya nitrojeni ni Nє N (au N 2). Atomi mbili za nitrojeni zina tatu nje ya 2 uk-elektroni za kila atomi huunda dhamana tatu:N:::N:, na kutengeneza jozi za elektroni. Umbali wa kiingiliano wa N–N uliopimwa ni 1.095 Å. Kama ilivyo kwa hidrojeni ( sentimita. HYDROGEN), kuna molekuli za nitrojeni zilizo na mizunguko tofauti ya nyuklia - linganifu na antisymmetric. Kwa joto la kawaida, uwiano wa fomu za ulinganifu na antisymmetric ni 2: 1. Katika hali dhabiti, marekebisho mawili ya nitrojeni yanajulikana: a- ujazo na b- hexagonal na joto la mpito a ® b-237.39 ° C. Marekebisho b huyeyuka kwa -209.96° C na kuchemka kwa -195.78° C kwa atm 1 ( sentimita. meza 1).

Nishati ya kutengana ya mole (28.016 g au 6.023 H 10 23 molekuli) ya nitrojeni ya molekuli ndani ya atomi (N 2 2N) ni takriban -225 kcal. Kwa hiyo, nitrojeni ya atomiki inaweza kuundwa wakati wa utulivu kutokwa kwa umeme na inafanya kazi zaidi kemikali kuliko nitrojeni ya molekuli.

Risiti na maombi.

Njia ya kupata nitrojeni ya msingi inategemea usafi unaohitajika. Nitrojeni hupatikana kwa idadi kubwa kwa usanisi wa amonia, wakati michanganyiko ndogo ya gesi nzuri inakubalika.

Nitrojeni kutoka anga.

Kiuchumi, kutolewa kwa nitrojeni kutoka anga ni kwa sababu ya gharama ya chini ya njia ya kusafisha hewa iliyosafishwa (mvuke wa maji, CO 2, vumbi na uchafu mwingine huondolewa). Mzunguko unaofuata wa ukandamizaji, baridi na upanuzi wa hewa kama hiyo husababisha kuyeyuka kwake. Hewa ya kioevu inakabiliwa na kunereka kwa sehemu na kupanda kwa polepole kwa joto. Gesi nzuri hutolewa kwanza, kisha nitrojeni, na oksijeni ya kioevu inabaki. Utakaso unapatikana kwa taratibu za kugawanyika mara kwa mara. Njia hii inazalisha mamilioni ya tani za nitrojeni kila mwaka, hasa kwa ajili ya awali ya amonia, ambayo ni malisho katika teknolojia ya uzalishaji wa misombo mbalimbali yenye nitrojeni kwa ajili ya viwanda na kilimo. Kwa kuongeza, anga iliyosafishwa ya nitrojeni hutumiwa mara nyingi wakati uwepo wa oksijeni haukubaliki.

Mbinu za maabara.

Nitrojeni inaweza kupatikana kwa kiasi kidogo katika maabara njia tofauti, amonia ya kuongeza oksidi au ioni ya amonia, kwa mfano:

Mchakato wa oxidation ya ioni ya amonia na ioni ya nitriti ni rahisi sana:

Njia zingine pia zinajulikana - mtengano wa azides wakati wa joto, mtengano wa amonia na oksidi ya shaba (II), mwingiliano wa nitriti na asidi ya sulfamic au urea:

Mtengano wa kichocheo wa amonia kwenye joto la juu unaweza pia kutoa nitrojeni:

Tabia za kimwili.

Baadhi ya mali za kimwili za nitrojeni zimetolewa kwenye jedwali. 1.

Jedwali 1. BAADHI YA TABIA ZA KIMWILI ZA NITROJINI
Uzito, g/cm 3	0.808 (kioevu)
Kiwango myeyuko, °C	–209,96
Kiwango cha mchemko, °C	–195,8
Halijoto muhimu, °C	–147,1
Shinikizo muhimu, atm a	33,5
Msongamano muhimu, g/cm 3 a	0,311
Uwezo mahususi wa joto, J/(molCH)	14.56 (15° C)
Electronegativity kulingana na Pauling	3
Radi ya Covalent,	0,74
Radi ya kioo,	1.4 (M 3–)
Uwezo wa ionization, V b
kwanza	14,54
pili	29,60
Joto na shinikizo ambapo msongamano wa nitrojeni kioevu na gesi ni sawa. b Kiasi cha nishati kinachohitajika ili kuondoa elektroni za kwanza za nje na zinazofuata, kwa mole 1 ya nitrojeni ya atomiki.

Tabia za kemikali.

Kama ilivyoelezwa tayari, mali kuu ya nitrojeni chini ya hali ya kawaida ya joto na shinikizo ni hali yake ya hewa, au shughuli za chini za kemikali. Muundo wa kielektroniki wa nitrojeni una jozi ya elektroni ya 2 s-kiwango na nusu kujazwa nusu 2 R-orbitals, hivyo atomi moja ya nitrojeni inaweza kuunganisha si zaidi ya atomi nyingine nne, i.e. nambari yake ya uratibu ni nne. Ukubwa mdogo wa atomi pia hupunguza idadi ya atomi au vikundi vya atomi vinavyoweza kuhusishwa nayo. Kwa hivyo, misombo mingi ya washiriki wengine wa kikundi kidogo cha VA ama hawana mlinganisho kati ya misombo ya nitrojeni kabisa, au misombo sawa ya nitrojeni inageuka kuwa isiyo na utulivu. Kwa hiyo, PCl 5 ni kiwanja imara, lakini NCl 5 haipo. Atomu ya nitrojeni ina uwezo wa kushikamana na atomi nyingine ya nitrojeni, na kutengeneza misombo kadhaa thabiti, kama vile hidrazini N 2 H 4 na azidi za chuma MN 3. Aina hii ya dhamana ni isiyo ya kawaida kwa vipengele vya kemikali (isipokuwa kaboni na silicon). Katika halijoto ya juu, nitrojeni humenyuka pamoja na metali nyingi, na kutengeneza nitridi ionic kiasi M. x N y. Katika misombo hii, nitrojeni inashtakiwa vibaya. Katika meza Jedwali la 2 linaonyesha hali ya oxidation na mifano ya misombo inayofanana.

Nitridi.

Misombo ya nitrojeni yenye vipengele vingi vya electropositive, metali na zisizo za metali - nitridi - ni sawa na carbides na hidridi. Zinaweza kugawanywa kulingana na asili ya dhamana ya M-N katika ionic, covalent na kwa aina ya kati ya bondi. Kama sheria, hizi ni vitu vya fuwele.

Nitridi za Ionic.

Kuunganishwa katika misombo hii kunahusisha uhamisho wa elektroni kutoka kwa chuma hadi kwa nitrojeni ili kuunda N3- ion. Nitridi kama hizo ni pamoja na Li 3 N, Mg 3 N 2, Zn 3 N 2 na Cu 3 N 2. Kando na lithiamu, metali nyingine za alkali hazifanyi vikundi vidogo vya IA vya nitridi. Nitridi za Ionic zina viwango vya juu vya kuyeyuka na hujibu kwa maji kuunda NH 3 na hidroksidi za metali.

Nitridi za Covalent.

Wakati elektroni za nitrojeni zinashiriki katika uundaji wa dhamana pamoja na elektroni za kipengele kingine bila kuhamisha kutoka kwa nitrojeni hadi atomi nyingine, nitridi zilizo na kifungo cha ushirikiano huundwa. Nitridi za hidrojeni (kama vile amonia na hidrazini) zimeunganishwa kabisa, kama vile halidi za nitrojeni (NF 3 na NCl 3). Nitridi za Covalent ni pamoja na, kwa mfano, Si 3 N 4, P 3 N 5 na BN - vitu vyeupe vilivyo imara sana, na BN ina marekebisho mawili ya allotropic: hexagonal na almasi-kama. Mwisho huundwa wakati shinikizo la juu na halijoto na ina ugumu karibu na ule wa almasi.

Nitridi zilizo na aina ya kati ya dhamana.

Vipengele vya mpito huguswa na NH 3 katika halijoto ya juu na kuunda darasa lisilo la kawaida la misombo ambamo atomi za nitrojeni husambazwa kati ya atomi za metali zilizotengana mara kwa mara. Hakuna uhamishaji wa elektroni wazi katika misombo hii. Mifano ya nitridi kama hizo ni Fe 4 N, W 2 N, Mo 2 N, Mn 3 N 2. Misombo hii kwa kawaida ni ajizi kabisa na ina conductivity nzuri ya umeme.

Misombo ya hidrojeni ya nitrojeni.

Nitrojeni na hidrojeni huguswa na kuunda misombo inayofanana kwa uwazi na hidrokaboni. Uthabiti wa nitrati za hidrojeni hupungua kwa kuongezeka kwa idadi ya atomi za nitrojeni kwenye mnyororo, tofauti na hidrokaboni, ambazo ni thabiti katika minyororo mirefu. Nitridi za hidrojeni muhimu zaidi ni amonia NH 3 na hydrazine N 2 H 4. Hizi pia ni pamoja na asidi hidrojeni HNNN (HN 3).

Amonia NH3.

Amonia ni moja ya bidhaa muhimu zaidi za viwanda vya uchumi wa kisasa. Mwishoni mwa karne ya 20. Marekani ilizalisha takriban. tani milioni 13 za amonia kila mwaka (kwa suala la amonia isiyo na maji).

Muundo wa molekuli.

Molekuli ya NH 3 ina muundo wa karibu wa piramidi. Pembe ya dhamana ya H–N–H ni 107°, ambayo iko karibu na pembe ya tetrahedral ya 109°. Jozi ya elektroni pekee ni sawa na kundi lililoambatanishwa, na kusababisha nambari ya uratibu wa nitrojeni kuwa 4 na nitrojeni iko katikati ya tetrahedron.

Tabia za amonia.

Baadhi ya mali ya kimwili ya amonia kwa kulinganisha na maji hutolewa katika meza. 3.

Viwango vya kuchemsha na vya kuyeyuka vya amonia ni chini sana kuliko maji, licha ya kufanana kwa uzito wa Masi na kufanana kwa muundo wa Masi. Hii inafafanuliwa na nguvu kubwa zaidi ya vifungo vya intermolecular katika maji kuliko katika amonia (vifungo vile vya intermolecular huitwa vifungo vya hidrojeni).

Amonia kama kutengenezea.

Kiwango cha juu cha dielectric na wakati wa dipole wa amonia ya kioevu hufanya iwezekane kuitumia kama kutengenezea kwa vitu vya polar au ionic isokaboni. Kimumunyisho cha amonia kinachukua nafasi ya kati kati ya maji na vimumunyisho vya kikaboni aina pombe ya ethyl. Metali ya alkali na alkali ya ardhi huyeyuka katika amonia, na kutengeneza suluhisho la bluu giza. Inaweza kuzingatiwa kuwa ufumbuzi na ionization ya elektroni za valence hutokea katika suluhisho kulingana na mpango huo

Rangi ya bluu inahusishwa na ufumbuzi na harakati za elektroni au uhamaji wa "mashimo" kwenye kioevu. Katika mkusanyiko mkubwa wa sodiamu katika amonia ya kioevu, suluhisho huchukua rangi ya shaba na ni conductive yenye umeme. Metali ya alkali isiyofungwa inaweza kutenganishwa na suluhisho kama hilo kwa uvukizi wa amonia au kuongezwa kwa kloridi ya sodiamu. Suluhisho la metali katika amonia ni mawakala mzuri wa kupunguza. Autoionization hutokea katika amonia ya kioevu

sawa na mchakato unaotokea kwenye maji:

Baadhi ya sifa za kemikali za mifumo yote miwili zinalinganishwa kwenye Jedwali. 4.

Amonia ya kioevu kama kutengenezea ina faida katika hali zingine ambapo haiwezekani kutekeleza athari katika maji kwa sababu ya mwingiliano wa haraka wa vifaa na maji (kwa mfano, oxidation na kupunguza). Kwa mfano, katika amonia ya kioevu, kalsiamu humenyuka pamoja na KCl kuunda CaCl 2 na K, kwa kuwa CaCl 2 haiwezi kufutwa katika amonia ya kioevu, na K ni mumunyifu, na majibu huendelea kabisa. Katika maji, mmenyuko kama huo hauwezekani kwa sababu ya mwingiliano wa haraka wa Ca na maji.

Uzalishaji wa amonia.

Gaseous NH 3 hutolewa kutoka kwa chumvi za amonia chini ya hatua ya msingi wenye nguvu, kwa mfano, NaOH:

Njia hiyo inatumika katika hali ya maabara. Uzalishaji mdogo wa amonia pia unategemea hidrolisisi ya nitridi, kama vile Mg 3 N 2, na maji. Calcium cyanamide CaCN 2 inapoingiliana na maji pia huunda amonia. Kuu mbinu ya viwanda Uzalishaji wa amonia ni mchanganyiko wake wa kichocheo kutoka kwa nitrojeni ya anga na hidrojeni kwa joto la juu na shinikizo:

Hidrojeni kwa ajili ya awali hii hupatikana kwa kupasuka kwa mafuta ya hidrokaboni, hatua ya mvuke wa maji kwenye makaa ya mawe au chuma, mtengano wa alkoholi na mvuke wa maji, au electrolysis ya maji. Hati miliki nyingi zimepatikana kwa ajili ya awali ya amonia, tofauti katika hali ya mchakato (joto, shinikizo, kichocheo). Kuna njia ya uzalishaji wa viwandani kupitia kunereka kwa mafuta ya makaa ya mawe. Majina ya F. Haber na K. Bosch yanahusishwa na maendeleo ya teknolojia ya awali ya amonia.

Jedwali 4. ULINGANIFU WA MICHUZI KATIKA MAZINGIRA YA MAJI NA AMMONIA
Mazingira ya maji	Mazingira ya Amonia
Kuweka upande wowote
OH – + H 3 O + ® 2H 2 O	NH 2 – + NH 4 + ® 2NH 3
Hydrolysis (protolisisi)


PCl 5 + 3H 2 O POCl 3 + 2H 3 O + + 2Cl –	PCl 5 + 4NH 3 PNCl 2 + 3NH 4 + + 3Cl –
Uingizwaji
Zn + 2H 3 O + ® Zn 2+ + 2H 2 O + H 2	Zn + 2NH 4 + ® Zn 2+ + 2NH 3 + H 2
Ufumbuzi (utata)
Al 2 Cl 6 + 12H 2 O 2 3+ + 6Cl -	Al 2 Cl 6 + 12NH 3 2 3+ + 6Cl -
Amphotericity
Zn 2+ + 2OH – Zn(OH) 2	Zn 2+ + 2NH 2 – Zn(NH 2) 2
Zn(OH) 2 + 2H 3 O + Zn 2+ + 4H 2 O	Zn(NH 2) 2 + 2NH 4 + Zn 2+ + 4NH 3
Zn(OH) 2 + 2OH – Zn(OH) 4 2–	Zn(NH 2) 2 + 2NH 2 – Zn(NH 2) 4 2–

Kemikali mali ya amonia.

Mbali na majibu yaliyotajwa kwenye jedwali. 4, amonia humenyuka pamoja na maji kuunda kiwanja NH 3 N H 2 O, ambayo mara nyingi huchukuliwa kimakosa hidroksidi ya amonia NH 4 OH; kwa kweli, kuwepo kwa NH 4 OH katika suluhisho haijathibitishwa. Suluhisho la amonia yenye maji (" amonia") inajumuisha kwa kiasi kikubwa NH 3, H 2 O na viwango vya chini vya NH 4 + na OH - ioni zinazoundwa wakati wa kutengana.

Asili ya msingi ya amonia inaelezewa na kuwepo kwa jozi ya elektroni pekee ya nitrojeni:NH 3 . Kwa hivyo, NH 3 ni msingi wa Lewis, ambao una shughuli ya juu zaidi ya nucleophilic, iliyoonyeshwa kwa namna ya kuhusishwa na protoni, au kiini cha atomi ya hidrojeni:

Iyoni au molekuli yoyote inayoweza kukubali jozi ya elektroni (kiwanja cha elektroni) itajibu pamoja na NH 3 kuunda kiwanja cha uratibu. Kwa mfano:

Alama ya M n+ inawakilisha ioni ya mpito ya chuma (B-kikundi kidogo meza ya mara kwa mara, kwa mfano, Cu 2+, Mn 2+, nk). Asidi yoyote ya protiki (yaani iliyo na H) humenyuka pamoja na amonia katika mmumunyo wa maji na kutengeneza chumvi za amonia, kama vile nitrati ya ammoniamu NH 4 NO 3, kloridi ya ammoniamu NH 4 Cl, salfati ya ammoniamu (NH 4) 2 SO 4, fosforasi ammoniamu (NH 4) 4) 3 PO 4. Chumvi hizi hutumika sana katika kilimo kama mbolea ya kuingiza naitrojeni kwenye udongo. Nitrati ya ammoniamu pia hutumika kama kilipuzi cha bei nafuu; ilitumiwa kwanza na mafuta ya petroli (mafuta ya dizeli). Suluhisho la maji ya amonia hutumiwa moja kwa moja kwa kuanzishwa kwenye udongo au kwa maji ya umwagiliaji. Urea NH 2 CONH 2, iliyopatikana kwa usanisi kutoka kwa amonia na dioksidi kaboni, pia ni mbolea. Gesi ya amonia humenyuka pamoja na metali kama vile Na na K kuunda amidi:

Amonia pia humenyuka pamoja na hidridi na nitridi kuunda amidi:

Amidi za metali za alkali (kwa mfano, NaNH 2) huguswa na N 2 O inapopashwa joto, na kutengeneza azidi:

Gesi NH 3 inapunguza oksidi metali nzito kwa metali kwa joto la juu, dhahiri kwa sababu ya hidrojeni iliyoundwa kama matokeo ya mtengano wa amonia kuwa N 2 na H 2:

Atomi za hidrojeni kwenye molekuli ya NH 3 zinaweza kubadilishwa na halojeni. Iodini humenyuka pamoja na myeyusho uliokolea wa NH 3, na kutengeneza mchanganyiko wa dutu iliyo na NI 3. Dutu hii haina msimamo na hulipuka kwa athari kidogo ya mitambo. Wakati NH 3 inapomenyuka pamoja na Cl 2, kloramini NCl 3, NHCl 2 na NH 2 Cl huundwa. Wakati amonia imefichuliwa na hidrokloriti ya sodiamu NaOCl (iliyoundwa kutoka NaOH na Cl 2), bidhaa ya mwisho ni hidrazini:

Haidrazini.

Athari zilizo hapo juu ni njia ya kutengeneza hydrazine monohydrate na muundo N 2 H 4 P H 2 O. Hidrazini isiyo na maji huundwa na kunereka maalum kwa monohydrate na BaO au vitu vingine vya kuondoa maji. Sifa za hidrazini ni sawa kidogo na peroksidi ya hidrojeni H 2 O 2. Hidrazini safi isiyo na maji ni kioevu kisicho na rangi, RISHAI, kinachochemka kwa 113.5 ° C; hupasuka vizuri katika maji, na kutengeneza msingi dhaifu

Katika mazingira ya tindikali (H+), aina za hydrazine chumvi mumunyifu aina ya hydrazonium + X -. Urahisi wa hidrazini na baadhi ya viingilio vyake (kama vile methylhydrazine) kuguswa na oksijeni huiruhusu kutumika kama sehemu ya mafuta ya roketi kioevu. Hydrazine na derivatives yake yote ni sumu kali.

Oksidi za nitrojeni.

Katika misombo na oksijeni, nitrojeni huonyesha hali zote za oxidation, kutengeneza oksidi: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2 (N 2 O 4), N 2 O 5. Kuna habari ndogo juu ya uundaji wa peroksidi za nitrojeni (NO 3, NO 4). 2HNO2. Safi N 2 O 3 inaweza kupatikana kama kioevu cha bluu kwa joto la chini (-20

Kwa joto la kawaida, NO 2 ni gesi ya hudhurungi ambayo ina mali ya sumaku kwa sababu ya uwepo wa elektroni isiyojumuishwa. Katika halijoto iliyo chini ya 0° C, molekuli NO 2 hupungua na kuwa tetroksidi ya nitrojeni, na ifikapo -9.3° C, dimerization hutokea kabisa: 2NO 2 N 2 O 4. Katika hali ya kioevu, 1% tu NO 2 haijapunguzwa, na saa 100 ° C 10% N 2 O 4 inabakia katika mfumo wa dimer.

NO 2 (au N 2 O 4) humenyuka katika maji ya joto na malezi ya asidi ya nitriki: 3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO. Teknolojia ya NO 2 kwa hivyo ni muhimu sana kama hatua ya kati katika utengenezaji wa bidhaa muhimu kiviwanda - asidi ya nitriki.

Nitriki oksidi(V)

N2O5( imepitwa na wakati. nitriki anhidridi) ni dutu nyeupe ya fuwele inayopatikana kwa kupunguza maji ya asidi ya nitriki mbele ya oksidi ya fosforasi P 4 O 10:

2MX + H 2 N 2 O 2 . Kimumunyisho kinapovukizwa, kilipuzi cheupe huundwa kwa muundo unaotarajiwa H–O–N=N–O–H.

Asidi ya nitrojeni

HNO 2 haipo katika fomu safi, hata hivyo, ufumbuzi wa maji wa mkusanyiko wake wa chini huundwa kwa kuongeza asidi ya sulfuriki kwa nitriti ya bariamu:

Asidi ya nitrojeni pia huundwa wakati mchanganyiko wa equimolar wa NO na NO 2 (au N 2 O 3) unayeyuka katika maji. Asidi ya nitrojeni ina nguvu kidogo kuliko asidi asetiki. Hali ya oxidation ya nitrojeni ndani yake ni +3 (muundo wake ni H-O-N = O), i.e. inaweza kuwa wakala wa vioksidishaji na wakala wa kupunguza. Chini ya ushawishi wa mawakala wa kupunguza kwa kawaida hupunguzwa kwa NO, na wakati wa kuingiliana na mawakala wa oxidizing ni oxidized kwa asidi ya nitriki.

Kiwango cha kuyeyuka kwa baadhi ya vitu, kama vile metali au ioni ya iodidi, katika asidi ya nitriki inategemea msongamano wa asidi ya nitrojeni iliyopo kama uchafu. Chumvi ya asidi ya nitrous - nitriti - kufuta vizuri katika maji, isipokuwa kwa nitriti ya fedha. NaNO 2 hutumiwa katika utengenezaji wa rangi.

Asidi ya nitriki

HNO 3 ni moja wapo ya bidhaa muhimu zaidi za tasnia kuu ya kemikali. Inatumika katika teknolojia ya vitu vingine vingi vya isokaboni na kikaboni, kama vile vilipuzi, mbolea, polima na nyuzi, dyes, dawa, nk.

Fasihi:

Orodha ya Nitrogenist. M., 1969
Nekrasov B.V. Misingi ya kemia ya jumla. M., 1973
Matatizo ya kurekebisha nitrojeni. Kemia isokaboni na ya kimwili. M., 1982